第九十五期 2014年4月刊
 
 
 
发行人:林恭如所长  编辑委员:吴肇欣教授  主编:林筱文  发行日期:2014.04.20
 
 
本所5月份演讲公告:

日期

讲者简介 讲题 地点 时间

光电所专题演讲

5/2 (Fri) 沈士杰总经理
力旺电子

从技术开发到技术授权产业

电机二
105演讲厅
15:30~17:00
5/9 (Fri) 邰中和董事长
绪扬管理顾问股份有限公司

待订

博理馆
101演讲厅
15:30~17:00
5/16 (Fri) 王道维教授
清华大学物理系
台湾青年未来所面临的困境与挑战 博理馆
101演讲厅
15:30~17:00
5/23 (Fri) 简明仁董事长
第一金融资产管理股份有限公司

创业融资实务

博理馆
101演讲厅
15:30~17:00
5/30 (Fri) 刘军廷所长
工研院电光所

待订

博理馆
101演讲厅
15:30~17:00

 

 
 
3月份「光电所专题演讲」花絮(花絮整理:姚力琪)
时间: 2014年3月7日(星期五)下午3点30分
讲者: 刘树平教授(香港理工大学)
讲题: Mutilcolor Light Emission from Chlorine-Doped Graphene Quantum Dots
 

刘树平教授于3月7日(星期五)莅临本所访问,并于博理馆101演讲厅发表演说。刘教授本次演讲题目为「Mutilcolor Light Emission from Chlorine-Doped Graphene Quantum Dots」。本所教师及学生皆热烈参与演讲活动,演说内容丰富精彩,与现场同学互动佳,师生皆获益良多。

 

本场演讲者刘树平教授

 

时间: 2014年3月14日(星期五)下午3点30分
讲者: 王志诚教授(路寒袖先生)(国立台中科技大学应用中文系)
讲题: 走在,台湾的路上—我的生命历程与文学因缘
  王志诚教授(笔名路寒袖)于3月14日(星期五)莅临本所访问,并于博理馆101演讲厅发表演说。王教授曾任中国时报「人间副刊」撰述委员、台湾日报副总编辑、文建会文化建设基金会顾问、国家文化艺术基金会董事、国家文化总会副秘书长、高雄市政府文化局长等。现专事写作,并于大学讲授现代诗、台语流行歌曲、编辑采访、文化营销等课程。本所教师及学生皆热烈参与演讲活动,演说内容丰富精彩,与现场同学互动佳,师生皆获益良多。
 

王志诚教授(右)与本场演讲主持人王维新教授(左)合影

 

时间: 2014年3月21日(星期五)下午3点30分
讲者: 陈锦地博士(中央研究院化学研究所)
讲题: 有机光电材料组件
  陈锦地博士于3月21日(星期五)莅临本所访问,并于博理馆101演讲厅发表演说。陈博士本次演讲题目为「有机光电材料组件」,本所教师及学生皆热烈参与演讲活动,演说内容丰富精彩,与现场同学互动佳,师生皆获益良多。
 

陈锦地博士(右)与本场演讲主持人王维新教授(左)合影

 

时间: 2014年3月28日(星期五)下午3点30分
讲者: 朱士维教授(台大物理系)
讲题: Superresolution Optical Microscopy Based on Plasmonic Scattering
  朱士维教授于3月28日(星期五)莅临本所访问,并于博理馆101演讲厅发表演说,本次演讲题目为「Superresolution Optical Microscopy Based on Plasmonic Scattering」。朱士维教授2004年于本所博士班毕业,之后任教于台大物理系,为本所杰出校友,此次特别邀请朱教授回来,除了学术上专业的演说,并与学弟妹分享求学、就业的经验。
 

朱士维教授(右)与本场演讲主持人王维新教授(左)合影 。

 

 

~ 光电所所属实验场所小型紧急应变演练 ~

(时间:2014年4月11日,上午11:10~11:40

撰文:陈姿妤

演练地点:

本所电机二馆3楼西侧14间实验室—电机二馆301A室、301B室、305A室、305B室、306A室、306B室、307A室、307B室、350室、351A室、351B室、352A室、352B室、354室。

演练内容:

本次演练主要目的为针对化学品、毒气外泄或其它意外灾害事故发生时,使抢救人员各司其责,采取正确而有效方式控制灾害,并落实实验室人员具备紧急逃生之观念与方式,以提高紧急状况时的应变能力进行疏散。

上午11:10于电机二馆306A实验室(毒化物实验室),假设学生进行毒化物实验因操作不慎,造成气体外泄意外,学生紧急通报所办公室人员需进行人员疏散。本所人员接获通报后,即刻联系馆舍系办人员进行电机二馆全馆广播通报,请馆舍所有人员于各出口方向紧急疏散;并派员至北、西、南侧出口协助引导疏散人员尽速远离馆舍,且清点确认疏散人员名单。所办人员持续紧急联系实验室负责教师(吴志毅教授)、所长(林恭如教授)、副所长(黄建璋教授)及本所环安卫委员教师(蔡睿哲教授)前往电机二馆北侧出口广场前集合;由所长掌握现场状况进行指挥调度,环安卫委员确核实验室全部人员疏散完毕,顺利完成此次疏散演练。

此次疏散演练加强了大家在意外发生时,能实时进行紧急通报及疏散的观念。感谢教师、同仁及同学们的全力配合。

检讨改进建议:

1、部分实验室学生/人员听到疏散广播后仍留在室内或进入室内,未即刻进行疏散。

2、部分学生/人员听到广播后,仍有迟疑并于走廊逗留,未即刻往各出口进行疏散。

图一、电机二馆306A实验室通报所办人员

图二、所办人员接获通报,即刻通知电机系系办人员进行广播

图三、电机系系办人员进行馆舍广播

图四、所办派员前往事发馆舍引导疏散

图五、事发实验室敲门告知附近实验室人员紧急疏散

图六、 实验室人员往各出口进行疏散

图七、西侧出口引导人员疏散

图八、西侧出口确核疏散人员名单

图九、北侧出口引导人员疏散

图十、北侧出口确核疏散人员名单

图十一、南侧出口引导人员疏散

图十二、南侧出口确核疏散人员名单

图十三、向指挥人员报告并确核疏散人员状况

图十四、疏散人员全员于馆舍北侧广场集合

 

 

 
 
 

光电所参与欧盟 European Master of Science in Photonics (EMSP) 硕士双学位计划  系列报导 ~

撰文:光电所硕士班学生吕韦辰

【之七】

EMSP有个特色,就是在一整学年结束后,会在某一个合作学校举办暑期学校(summer school)。暑期学校顾名思义就是举办时正逢夏季时节,大约在七月初。今年暑期学校的地点首次办在瑞士洛桑联邦理工学院 (EPFL),也因此让我有机会去瑞士走走。

在暑期学校,所有参加EMSP计划的二年级生都必须要上台报告自己的研究成果,其实就是论文的口试;而台下除了有从各学校来的教授当口试委员外,计划的一年级生也会在台下聆听,当然在报告完后任何在场的人都可以举手发问讨论,而报告者就要针对每个问题作答复。可能考虑到时间有限及人数较多,每人报告的时间限制在20分钟,所以要如何把研究的理念、过程,还有研究的结果有效并充分地表达出来,就变得很重要。

今年在瑞士的暑期学校总共有6天,可能因为经费的不足,比起去年(10天)少了许多。第一天是请毕业于EMSP,而现在正在EPFL读博士班的学长带我们参观校园,并且到附近的海边走走。因为隔天就是硕士论文口试,所以其实大家也不是很有心情欣赏校园景观,心里都惦记着隔天的报告。第二天一整天都是安排口试答辩,每人除了20分钟报告时间外,还有15分钟问题时间。口试结束后大家都很兴奋,因为心头重担终于能够放下,也因此晚上一群人去买BBQ用具、啤酒等,办了个小小的party。之后剩下的几天除了最后一天的结业典礼外,其它都是安排一整天的课程。这些课程每天都有不同主题,也会请各领域专精的教授学者来讲课,像是我们分 别有「Optomechanics & Lasers」、「Plasmonics & Photonic Crystals」和「Quantum Photonics」三大主题,每一个主题都请四位专家来演讲。有趣的是,二年级生有个任务,就是要分别在每场课程中扮演主席(chair)的角色:要介绍主讲者的经历成就、控制讲者演讲的时间,以及主持最后的问答。这样的目的主要就是让学生能换个位置、换个角色体验看看。最后一天的结业仪式,除了颁发暂时的结业证书外,还会开一个检讨会,让学生提出任何对于EMSP的想法或是建议,以便能让这个计划经营得更好。结束后会有个小餐会,让同学与老师间互相聊聊,结束后大家就按照自己的计划,各奔东西了,summer school也在此正式结束。【精彩内容,下期待续~】

EMSP学生与教授在EPFL合影

 

 

~ 与南京大学(Nanjing University)博士生交流活动 2013  系列报导 ~

(时间:2013年10月8日至10月14日;地点:南京大学、扬州大学)

【之十】

撰文:光电所博士后研究人员萧惠心

十月十号中午精彩的海峡两岸光电科技博士生论坛圆满落幕了,接下来开始了一连串的文化参访行程。首先第一站是扬州瘦西湖,瘦西湖由于湖面瘦长、蜿蜒曲折因而得名,我们乘着古色古香的观光船游湖(图一左),映入眼帘的尽是湖山园林景致,这些沿湖建筑的园林造景主要由明清时代许多富甲天下的盐业大亨不惜重金聘请造园名家构筑而成,沿途我们下船参观了徐园,其中最令人印象深刻的是徐园牌匾中的园字写法十分特别(图一右),为一个方框包裹一个虎字,向导说相传徐宝山当时请一位著名书法家帮忙题字,但却被再三推托,于是徐宝山借故将书法家灌醉进而求字,书法家写到一半猛然酒醒,所以故意在写到「园」字的时候,把框里的「袁」字写得像个「虎」字,然后再将外框一绕,有暗讽徐老虎是困兽之意。

图一、左为瘦西湖游船,右为徐园牌匾。

接着继续搭船,途中经过五亭桥(图二左),桥下有许多半圆形的桥孔,向导问我们猜一猜一共有多少个桥孔?一时间还真的算不出来。第二站下船则是来到熙春台,熙春台前有一大理石牌匾(图二中),其上有毛泽东手书诗人杜牧的《寄扬州韩绰判官》:「青山隐隐水迢迢,秋尽江南草未凋。二十四桥明月夜,玉人何处教吹箫?」毛泽东的字体看起来有如行云流水、十分率性;而诗中的二十四桥(图二右)就在眼前,此情此景与唐朝诗人的美丽诗句相辉映,别有一番迷人的气息。

图二、左为五亭桥,中为毛泽东手书杜牧诗的大理石牌匾,右则为二十四桥。

第二站我们来到了个园,为中国四大名园之一,因园主人爱竹,而竹叶的形状与个字相似,因而命名为个园(图三左)。一进入园中,可以看到许许多多不同品种的竹子(图三中),竹子的外型时常被比喻为一位君子该有的气度:竹竿心空代表着虚心,竹子的竹节则象征着气节,竹子的耐寒长青被视为不屈,而竹子的高挺则被视为昂然;因而中国历代许多文人雅士,都特别喜欢竹子。另外,个园中的迭石艺术也令人印象深刻,利用天然的太湖石多变的形像而形成的十二生肖,向导虽然巨细靡遗地一一向我们解说它们的位置,但看不看得出来、相不相似可能就要各凭想象跟领悟力了;园中还有利用不同石料堆栈而成的春、夏、秋、冬四景,四季假山各具特色,其中我特别喜欢秋天的形像(图三右),彷佛置身于武侠小说的场景。

图三、左为个园大门口,中为个园竹林,右为个园秋景。

今天的最后一站则是参访星浪光电有限公司,这家公司主要从事光学玻璃镀膜以及镀膜工艺技术的研发,我们实地参观了滤光片的生产过程,包括一开始的制程机台、筛检过程,以及最后的组装(图四)。

图四、员工们正在组装滤光片

隔日一早,我们启程出发到苏州,首先参观了东山雕花楼,雕花楼所有的楼台庭阁雕工之精细令人叹为观止(图五),屋内房间的摆设十分典雅,还有许多隐密的空间为主人藏宝之用,可遥想当年园主人财力之雄厚。

图五、东山雕花楼

第二站则为启园,俗称席家花园,园中也有许多的太湖石造景,池水中种植了许多荷花,颇具小桥流水之意境(图六左);亭中还有一长廊椅称为吴王靠(图六右),配上庭外开阔的景致颇具气势;而令人印象最深刻的就是太湖的景致了,宽广的湖面让人一览便觉得心旷神怡、胸襟都开阔了起来。

图六、左为启园一景,右为光电所同学在吴王靠上合影。

图七、左为太湖,右为御码头前合影。

 

十一】

撰文:光电所博士班学生魏子乔

此次与南京大学博士生交流,文化参访的前两天游览了中国历史文化名城—扬州以及有「人间天堂」美誉的苏州。在扬州参访了中国四大名园之一的个园,园中翠竹难以计数,以奇石假山迭成的四季之景更是让旅人游园一周就经历了春夏秋冬、季节更迭。而苏州的东山雕花楼以其极为精致的梁柱雕饰和铸铁装饰享誉盛名,此楼建地虽小,但却把江南雕刻工艺表现得淋漓尽致。位于太湖之滨的启园,依山而筑傍水而建,尽把苏州的湖光山色和人文涵养融为一体,乃中国园林建筑的完美体现,在在让来自台湾的我们借着风光迤俪而感到心旷神怡。

非常感谢南京大学师生在安排文化参访上的用心,让我们一次就尽览了中国江南最为精华的建筑和秀美的山水,十月十二日我们一行来到了五代时期吴越国和南宋的都城,并且为中国七大古都之一的杭州。自古有言「上有天堂,下有苏杭」,加上自小听到的传说故事—白蛇传和梁祝,让我对于西湖美景十分向往,在西湖上乘着仿古游船,这一片湖光山色配合着西湖十景实在令人彷佛置身古代。西湖十景有苏堤春晓、曲院风荷、平湖秋月、断桥残雪、花港观鱼、南屏晚钟、双峰插云、雷峰夕照、三潭印月以及柳浪闻莺,这次是一次看足了,可惜的是当年许仙与白蛇生离死别的雷峰塔已在一九二四年倒塌了,如今我们看到的雷峰塔已是再造,法海当年说「雷峰塔倒,西湖水干」竟已成真,民间盛传当年雷峰塔倒时一股青烟直上天际,乃是白蛇脱离百年束缚,终于换得自由。好在江南四季分明,降水与日照充足,西湖湖水并不会干枯。微风过处,湖畔尽是落英缤纷,伴着宛若杏花一般的细雨,看着那旅人攘往熙来的断桥上,彷佛真有个敦厚痴情的书生许仙正在等待着重新出世的娘子。

图一、雷峰塔已在一九二四年倒塌,如今我们看到的雷峰塔已是再造。

图二、花港观鱼是西湖十景之一,此时一叶轻舟正淡淡地划过西湖。

古剎灵隐寺位于飞来峰旁,飞来峰怪石嶙峋光秃无植被,与附近山色极其格格不入,盛传飞来峰为天外飞来仙山,东晋时印度僧侣慧理途经此地见其景色奇幽、云雾缭绕,认为是仙灵隐居之处,就在此破土建寺命名灵隐。飞来峰与灵隐寺间有一条小河流经,岩壁上雕刻着五代至元代五百多年来陆续完成的石雕佛像,雕像手法细腻且神态庄严,弥陀、观音数不胜数,极为壮观,更显中国古代艺术非凡成就。灵隐寺天王殿内主佛为大肚弥勒佛,神态和蔼慈祥、满面笑容,正是「大肚能容,了却人间多少事;满腔欢喜,笑开天下古今愁。」而大雄宝殿内的释迦牟尼佛座像为全中国最大的木雕座像,蔚为壮观外亦令人心生肃敬,剎那间访客一切的苦闷忧愁已转化为尘埃。

图三、飞来峰造像保存自五代至元代五百多年来陆续完成的石雕佛像,共有三百四十五尊,蔚为壮观。

图四、灵隐寺创建于东晋,距今已有一千六百多年历史,乃中国最早的佛教寺院和十大古剎之一。

图五、杭州孔庙大成殿为单层重檐木构古建筑,内部天花彩绘极为精致,十足展现中国古人精良工艺及文化艺术层次。

翌日,我们一行转往南京,南京有两千五百多年的建城史,具六朝古都及十朝都会之称,拥有深厚的文化底蕴,人文景观众多。而中山陵更是每个台湾旅客必定拜访的史迹建筑,紫金山下孙中山先生手书「博爱」二字的博爱坊,望穿三百九十二级花岗石台阶,不禁令人遥想当年中山先生领导民主革命推翻满清统治,创党建国何其艰辛不易,而政治纲领三民主义更是保障和捍卫人民的基本权利和自由。在墓室祭堂外可顺着紫金山山势俯视整个中山陵,气度恢弘、沉静肃穆 。

图六、中山陵陵门上覆蓝色琉璃瓦并刻有孙中山先生手书的「天下为公」四个鎏金大字,显得庄重肃穆。

与南京大学博士生交流活动一行在南京夫子庙谱上终曲,夫子庙临江南贡院,倚秦淮河畔,而流经南京城内的这一段被称为「十里秦淮」。江南贡院是中国古代最大的科举考场,许多才子考场失意转而流连隔河相望的艺妓院,亦留下可歌可泣的金陵八艳传奇故事。以前赴京赶考的景象已不复存在,现今秦淮河畔取而代之的是一家家的商店摊贩,旅客留连其间,我们亦乘坐仿古画舫,古代建筑与现代灯饰交织穿插,秦淮河畔历经百年的蜕变已有了不同的风貌,而百年之后,它又要以什么样的姿态展现在世人眼前?

图七、十里秦淮据说乃秦始皇凿通引水之用,今以现代灯火点缀,美不胜收。

图八、乘坐仿古画舫可看到河岸边上的中国古代最大科举考场-江南贡院。

一路上看遍中国古代历史都城,自西汉以降的人文风情和水秀山明,彷佛穿越时光隧道,看尽一个朝代的兴起,另一个时代的衰败,历史更迭一代接着一代,在这些历史古迹前我看到了中国先祖的文化涵养与人文精神,如果我们都只是历史洪流中的剎那,那我们能留给后世子孙的究竟是什么,百年之后是否也有人带着敬仰的眼光遥想着我们?正是:「君子之泽,岂独五世而已,盖得其人,则可至于百传。尝试与子登孤山而望吴越,歌山中之乐而饮此水,则公之遗风余烈,亦大见于斯泉也。」—苏轼《六一泉铭》

 

 
     
 
 
Investigation of focused ion beam milling process

Professor Chieh-Hsiung Kuan

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

台湾大学光电所 管杰雄教授

Focused ion beam (FIB) technique enables nanomachining of materials directly and site-specifically. Some kinds of surface structures which require complex conventional processes to fabricate can be facilely obtained with FIB. During a FIB machining process, the desired patterns are milled with a scan of adjacent ion beam spots. In this study, we investigated the surface topography evolution of Si(001) milled with a single Ga+ beam spot of different dwell time.

Fig. 1 shows typical AFM images of single-spot-milled Si(001) surfaces. For the samples of short dwell time, the surface shows a protruding topography which comes from the amorphization of Si after a low dose of ion bombardment (swelling effect). As the dwell time exceeds 1 ms, the milling process begins to dominate. The depth at each radial distance of the pit varies almost linearly with dwell time in the range of 1.5-84 ms (Fig. 2). In addition, the slopes of the depth-dwell time graph can be approximately described by a Gaussian function of radial distance (Fig. 3). Thus the surface profiles of the milled pits can be effectively expressed as an equation of radial distance and dwell time. Fig. 4 shows the calculated profiles as well as the AFM data. The difference between measured and calculated values is within only 3 nm. Based on these results, 3D surface structures can be accurately realized for further device applications.

Fig. 1. AFM images of Si(001) surfaces after the process of single spot milling with a dwell time of (a) 88 μs, (b) 445 μs, (c) 667 μs, (d) 1.5 ms, (e) 3.3 ms, (f) 7.4 ms, (g) 16.7 ms, and (h) 38 ms.

Fig. 2. Change of depth with dwell time at each radial distance of the pit. The slopes decrease outward from the center.

Fig. 3. Change of the slope of depth-dwell time graph (Fig. 2) with radial distance. The red solid line represents a Gaussian fitting curve.

Fig. 4. Calculated depth profiles (solid lines) as well as the AFM data (hollow dots). The difference between measured and calculated values is within 3 nm.

 

 

     
 
 
论文题目:设计多阶式绕射光学组件于激光光束整形之研究

姓名:许顾辉   指导教授:林晃岩教授

 

摘要

伴随着制程技术的进展,绕射光学组件 (diffractive optical element) 日渐受到重视。它们具有体积小、重量轻、以及光学功能整合性的优点,尤其是多阶式 (multi-level) 绕射光学组件,它们在大量生产上具有很大的优势,其中,二位光学组件 (binary optical element) 更是制程上成本最低的选择。我们研究的目的是设计出性能比较好的组件。我们提出一个递归设计方法,并比较由递归傅立叶算法 (iterative Fourier transform)、直接搜寻法 (direct search),模拟退火法 (simulated annealing) 所设计出的组件性能。我们设计一个一般常见的范例,即将入射高斯分布的光束于成像面上整形成均匀的方形强度分布。我们建立数学模型来研究设计参数对于设计组件的性能有什么样的影响,研究的参数包含入射高斯光束的直径大小、组件的量化阶数、以及目标图形的组成频率。二位光学组件在多阶式绕射光学组件设计中是比较特殊的例子,设计出来的组件性能也往往不如预期。于此,我们提出各种的价值函数 (cost function) 并将其应用在模拟退火法中以求能设计出性能较好之组件。最后我们设计一个实际比较大尺寸的二位光学组件,并且简单分析其在制程上的公差。另外,我们对于近轴近似假设 (paraxial approximation) 在绕射强度分布计算上所造成的误差提出另一种看法与观点,更进一步地提出一个计算方法以获得较精准的绕射场强度分布计算。在这方面,我们以数值模拟以及一个简单的实验来验证我们的推论与计算方法。图一为所设计之二阶纯相位绕射光学组件,而图二为其绕射图形。

图一 图二

 

 

论文题目:光起始聚合反应的动力学研究及其应用

姓名:勤竣杰   指导教授:黄鼎伟教授


摘要

近年来,光固化机制被应用在许多的领域中,例如,牙齿修补、医学治疗、发光二极管的封装,以及自我写成光波导(self-written waveguide)等相关应用。在此篇论文中,用于多种应用中的光固化聚合反应之模型被提出。我们也探讨了温度是如何影响固化反应中,光启始反应速率、光固化速率、以及固化反应的均匀度。再者,用于发光二极管的封装、自我写成波导应用中,光启始固化反应的动力学被详细得探讨。光传播的行为可以用光束传播法(beam propagation method)表示,而从发光二极管表面发出的光强度分度,可由积分每一无限小且位于发光二极管表面的发光源得知。接着我们提出基于有限差分法的仿真流程,来解决光固化反应中光学吸收和固化反应的交互作用。随时间变化之固化物的形状可由单体分子浓度的变化所分析且决定。本仿真流程可描绘出固化物之精确的尺寸、形状,于不同的固化反应条件下,不同的固化时间、光强度、单体浓度、吸收系数等等。最后,我们实作了光二极管封装实验,及其它论文实验的左证,证明我们的模拟结果符合相关之实验的结果。

图一、Simulation results of encapsulant lens designed by active packaging method with multiple LED chips.

图二、Profiles of Itotal ,CA, CM for different curing times (t = 0s, 6s, 7s ,8s, and 9s), with the same LED power P = 0.3w (CT cases). CA represents the annihilation amount of the photoinitiator.

 

 
 
 

— 资料提供:影像显示科技知识平台 (DTKP, Display Technology Knowledge Platform) —

— 整理:林晃岩教授、张劭宇 —

奈米结构的纸

找到一个同时具有高穿透率与高雾度(因此穿透光可以均匀地散射)的太阳能电池基板材料是非常有挑战性的一件事,目前出现一种加工后的纸是一个很理想的基板,Zhiqiang Fang以及其在美国、中国的共同工作团队开发出了一种基于木头纤维的奈米结构纸(如图一a),并且这种纸能达到96%的穿透率以及60%的雾度,这种材料对于像太阳能电池这种光伏组件具有很大的应用潜力,因为它可以减少太阳能电池在不同角度下对于太阳光吸收率的差异,同时它还可以应用于减少面板因为太阳光的镜面反射与炫光。

这团队利用了一种叫做TEMPO的氧化制程将羧基引进木头纤维里,这个方法将纤维之间的氢键打断了,因而导致木头纤维膨胀,最后造成这张纸具有更高的堆积密度进而提高了光学的穿透率与雾度(如图一b、c)。

图一、(a)树的构造,纤维束与纸在TEMPO氧化制程前与后的示意图。(b)左上角为正常的纸,左下角为此纤维束分子结构。(c)右上为经由TEMPO制程后而做成的透明纸,右下角为其纤维束结构,可以发现TEMPO氧化制程将羧基置入在C6的位置上。

经由电子扫描显微镜可以看出这种被纤维填满的透明纸具有较均匀的表面,并且在波长400–1,100的范围里,这种透明纸具有96%穿透率以及60%的雾度(如图二a、b)。

图二、透明纸、奈米纸以及PET三者之光学特性示意图(a)利用积分球量测出三种材料在不同波长下其光的穿透率。(b)三种材料在不同波长下雾度比较图。

利用层压的方法将透明纸压印在有机太阳能电池上面,并测量不同入射光角度随光电流的变化,可以证明此种透明纸确实有提高光压组件雾度的优点,测出的光电流在角度大于7度还有入射角介于60至87度之间时,比没有加上透明纸的太阳能电池还要大上15%,透明纸可以提高太阳能电池10%的能量转换效率(从5.34%提升至5.88%)。

效率提升的原因主要有两个,其一是当透明纸加上光伏组件时,因为光伏组件与透明纸折射率差异较小,因此造成较少的反射效应,入射光进入透明纸后的散射造成光线传播的方向改变。

图三显示加上透明纸的硅板作为太阳能电池的效果。当透明纸以层压的方式沉积在硅板上,在空气与硅板交界面间有厚度 33μm透明纸,等效折射率在各层之间的分布呈现渐变效果。透明纸的散射强度随角度而变,由图三中可知散射角最大为34度。由图三中可看出加上透明纸的硅板对于太阳能电池来说会有较好的太阳光吸收率。图四显示有加上透明纸时,光伏组件之光电流不管光在哪个入射角下都比未加上透明纸之情况来得大,因此透明纸可以提升光伏组件对于太阳光的吸收率。

图三、(a)厚度 33μm透明纸以层压的方式沉积在硅板上的示意图。(b)等效折射率在空气与硅板交界面之分布。(c)等效折射率在加了厚度 33μm透明纸后各层之间的分布。(d)透明纸散射行为示意图。(e)透明纸在不同角度下的散射强度分布图,由图中可知散射角最大为34度。(f)这是以直径0.4 mm的激光打入透明纸,并且观察到它的散射效应图。(g)硅板上未沉积与有沉积透明纸这两种情况下的光吸收比较图。

图四、(a)透明纸贴合在玻璃另一侧之组件结构图。(b)光伏组件加上与未加上透明纸其光电流随入射角之分布图,由图中可知有加上透明纸时,光伏组件之光电流不管光在哪个入射角下都比未加上透明纸之情况来得大。(c)此种加上透明纸的光伏组件因为雾度效应之出光强度随角度变化图。(d)有加与未加透明纸的光压组件经由散射光照射下其电压电流曲线比较图。

 

参考资料:

1. Noriaki Horiuchi, Nanostructured paper, Nature Photonics 8, 172 (2014).

Published online 28 February 2014, doi:10.1038/nphoton.2014.43

http://www.nature.com/nphoton/journal/v8/n3/full/nphoton.2014.43.html

2. Zhiqiang Fang, et al., Novel Nanostructured Paper with Ultrahigh Transparency and Ultrahigh Haze for Solar Cells, Nano Lett. 14 (2), pp 765–773, 2014. doi: 10.1021/nl404101p http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl404101p

   
 
 
 
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